Warum können sich Dinge angesichts des dritten Newtonschen Gesetzes bewegen?

Ich denke, es ist eine großartige Frage, und ich habe es sehr genossen, als ich mich selbst damit auseinandergesetzt habe.

Hier ist ein Bild von einigen der Kräfte in diesem Szenario.$^\dagger$Diejenigen, die die gleiche Farbe haben, sind Paare gleicher Größe, Kräfte in entgegengesetzter Richtung nach Newtons drittem Gesetz. (W und R sind in entgegengesetzten Richtungen gleich groß, aber sie wirken auf dasselbe Objekt - das ist Newtons erstes Gesetz in Aktion.)

Während$F_{matchbox}$drückt auf meinen Finger mit der gleichen Stärke zurück$F_{finger}$, es ist kein Spiel für$F_{muscles}$(obwohl ich seit Jahren nicht mehr im Fitnessstudio war).

An der Streichholzschachtel überwindet die Vorwärtskraft meines Fingers die Reibungskraft des Tisches. Jedes Objekt hat ein Kräfteungleichgewicht, das zu einer Beschleunigung nach links führt.

Der Sinn des Diagramms besteht darin, deutlich zu machen, dass der dritte Hauptsatz zusammenpassende Kräftepaare erzeugt, die auf verschiedene Objekte wirken. Beim Gleichgewicht nach Newtons erstem oder zweitem Gesetz geht es um die resultierende Kraft an einem einzelnen Objekt.

$\dagger$ (Entschuldigung, dass der Finger in der Abbildung nicht wirklich die Streichholzschachtel berührt. Wenn es so wäre, hätte ich keinen Platz für den wichtigen Sicherheitshinweis auf den Streichhölzern gehabt. Ich möchte nicht, dass irgendwelche Kinder wegen einer falschen Platzierung zu Schaden kommen Kraftpfeil. Wenn ich darüber nachdenke, sieht der Dolch in dieser Fußnote etwas scharf aus.)

Ich hatte ein ähnliches Problem beim Verständnis des 3. Gesetzes. Ich habe die Antwort selbst gefunden, als ich in meinem Studienstuhl mit Rädern saß!

Ich saß auf dem Stuhl und faltete meine Beine an, damit sie keinen Bodenkontakt haben. Jetzt drückte ich mit meinen Händen gegen die Wand. Natürlich bewegte sich die Wand nicht, aber mein Stuhl und ich bewegten uns rückwärts! warum? denn die Wand drückte mich zurück und die Räder konnten die Reibung überwinden.

Ich habe vorhin Dinge verwechselt: zu versuchen, die Kräfte aufzuheben, wo man es nicht kann.

Die Bewegung der Streichholzschachtel beruht auf der Kraft, die Sie darauf ausüben. Zeitraum.

Warum Sie sich nicht bewegt haben, als die Streichholzschachtel die gleiche Kraft auf Sie ausübte, liegt an der Reibung. Wenn Sie die Reibung reduzieren, wie ich es auf dem Stuhl getan habe, würden Sie sich auch in die entgegengesetzte Richtung bewegen.

Gleichgewicht kann sich nur einstellen, wenn die Kräfte auf dasselbe Objekt wirken.

Ach, ich bin frei von dieser Verwirrung ... so eine Erleichterung

Bei jeder Finanztransaktion ist das gegebene Geld gleich dem erhaltenen Geld. (Wenn ich Ihnen 10 Dollar gebe, bin ich 10 Dollar ärmer und Sie sind 10 Dollar besser dran.) Wie wird also jemand reich?

Kräfte im Zusammenhang mit Newtons drittem Gesetz wirken auf verschiedene Körper, daher können sie sich nicht gegenseitig aufheben.

Beispielsweise ist die Reaktion auf die Anziehungskraft der Erde auf den Mond die Anziehungskraft des Mondes auf die Erde. Diese Kraft wird keine Relevanz für den Mond haben.

Gut! Diese Frage impliziert, dass Sie gründlich nachdenken und die Gesetze in Frage stellen. Es stellt sich jedoch heraus, dass Sie Newtons 2. Gesetz falsch verstehen. Die Bewegung eines Körpers beruht auf einer äußeren Kraft. F1 (Kraft des Fingers auf die Box) wirkt auf Ihre Box, aber nicht F2 (Kraft der Box auf den Finger). Ein Objekt kann niemals auf sich selbst wirken.

Wenn ich nur eine Sache am Physikunterricht ändern könnte, wäre es die Formulierung von Newtons 3. Gesetz. Laut meinem Exemplar von Magnificent Principia (von Colin Pask, Prometheus Books, 2013) stammt die Formulierung „Jeder Aktion steht immer eine gleiche Reaktion entgegen …“ von Newton. Und seitdem sorgt es für Verwirrung.

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, was Newton wirklich meinte, betrachten Sie die universelle Gravitationsgleichung:

Beachten Sie, dass zwei Massen angegeben sind, aber es gibt keine „Quell“-Masse und keine „Ziel“-Masse. Und es gibt nur eine Kraft, die durch diese Gleichung erzeugt wird. Jetzt können Sie es als zwei verschiedene Kräfte betrachten:$m_1$anziehend$m_2$und$m_2$anziehend$m_1$. Aber das täuscht. Es erweckt den Eindruck, dass die Kräfte irgendwie unabhängige Existenzen haben. Aber sie tun es nicht. Sie sind vollständig und untrennbar miteinander verbunden. So sehr, dass ich denke, dass dies als eine anziehende Kraft zwischen zwei Massen viel sinnvoller ist .

Das Coulomb-Gesetz folgt dem gleichen Format:

Auch hier können Sie sich dies als zwei verschiedene Kräfte vorstellen. Aber ich denke, die Gleichung deutet wirklich auf eine einzelne Anziehungskraft (unterschiedliche Ladungszeichen) oder eine einzelne Abstoßungskraft (identische Ladungszeichen) zwischen zwei Ladungen hin .

Das meinte Newton mit seinem dritten Gesetz. Es ist nicht möglich für$m_1$anziehen$m_2$ohne$m_1$von der gleichen Anziehungskraft zwischen den beiden Teilchen gefangen zu sein . Und es ist nicht möglich für$q_1$anzuziehen oder abzustoßen$q_2$ohne$q_1$in der gleichen Kraft gefangen zu sein .

Newtons drittes Gesetz wird traditionell als Kräftepaar gelehrt . Ich denke, es ist sinnvoller, es als eine einzelne Kraft darzustellen, die immer zwischen Körperpaaren wirken muss , wie es das Coulombsche Gesetz und die universelle Gravitationsgleichung implizieren.

Dies ist bei Kontaktkräften schwieriger zu erkennen. Ein Teil des Problems besteht darin, dass menschliche Muskeln ständig Energie auf molekularer Ebene aufwenden müssen, um kontrahiert zu bleiben. So ist es leicht, Kraftaufwand mit Energieaufwand zu verwechseln . Und Menschen haben Kognition und Entscheidungsfreiheit. So zu sagen: „Die Person drückt auf die Streichholzschachtel und die Streichholzschachtel drückt auf die Person“ fühlt sich falsch an, weil die Person Energie verbraucht; die Streichholzschachtel ist es nicht. Die Person hat Entscheidungsfreiheit und leitet den Push ein; die Streichholzschachtel ist unbelebt.

Um ein besseres Gefühl für Newtons drittes Gesetz zu bekommen, stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einem tiefen Schwimmbecken, in dem Ihre Füße den Boden nicht berühren. Du bist neben der Wand. Drücken Sie nun auf die Wand. Was geschieht? Du drückst dich von der Wand weg . Die traditionelle Erklärung ist, dass Sie gegen die Wand drücken und „die Wand auf Sie zurückstößt“. Und obwohl das technisch richtig ist, ergibt es keinen intuitiven Sinn, weil Sie verdammt gut wissen, dass Sie derjenige sind, der den Druck ausübt.

Was wirklich passiert, ist, dass Sie eine abstoßende Kraft zwischen der Wand und sich selbst erzeugen . Die Mauer ist fest mit der Erde verbunden und die Erde ist mächtig groß und schwer zu bewegen. Die abstoßende Kraft manifestiert sich also darin, dass du dich von der Wand wegdrückst.

Wenn Sie "die Streichholzschachtel drücken", bauen Sie wirklich eine abstoßende Kraft zwischen Ihrem Finger und der Streichholzschachtel auf. (Auf molekularer Ebene ist dies natürlich nur die Coulomb-Abstoßung.) Aber Sie sind viel massiver als die Streichholzschachtel. Ihr Gewicht und die Reibung zwischen Ihren Schuhen und dem Boden fixieren Sie im Wesentlichen am Boden und machen Sie unbeweglich. Die abstoßende Kraft manifestiert sich also als Bewegung der Streichholzschachtel.

So viele physikalische Probleme werden ausgedrückt als „A zieht B an“ oder „A stößt B ab“. Diese Formulierung ist bestenfalls irreführend. Was wirklich passiert, ist, dass "A und B sich anziehen" oder "A und B sich abstoßen". Stets. Das ist Newtons 3. Gesetz.

Wenn es schließlich um Kräfte geht, bei denen eine Masse (oder eine Ladung) auf irgendeine Weise fixiert oder so viel größer als die andere ist (z. B. ein Apfel, der auf die Erde fällt), ist es sehr üblich, die Tatsache zu ignorieren, dass sich die Massen anziehen und die Interaktion so zu formulieren, als würde nur die Erde den Apfel anziehen und nichts weiter. Das ist eine zu starke Vereinfachung. Aber es ist dadurch gerechtfertigt, dass sich die Anziehungskraft zwischen den beiden Massen überwältigend in der Bewegung des Apfels manifestiert.

Tatsächlich hat Newton diesen Teil in The Principia gut formuliert,

"Die durch diese Aktionen bewirkten Änderungen sind gleich ... wenn die Körper nicht durch andere Hindernisse behindert werden ... die Änderungen der Geschwindigkeiten, die in Richtung gemeinsamer Teile vorgenommen werden, sind umgekehrt proportional zu den Körpern [den Massen]."

Bei der Betrachtung des 3. Hauptsatzes wirken Kräfte auf verschiedene Körper und nicht auf dieselben Körper. Der getroffene Körper steht also nur unter der Einwirkung einer von außen einwirkenden Kraft. Die Kraft, die der geschlagene Körper auf das schlagende Objekt zurückbringt, wirkt auf das schlagende Objekt, so dass es keinen Sinn macht, Kräfte aufzuheben, da sie auf verschiedene Objekte wirken.

Auch ich habe früher so gedacht. Probieren Sie dieses Experiment aus: Bitten Sie Ihren Freund, sich vor Sie zu stellen, und versuchen Sie beide, sich gegenseitig mit ungefähr der gleichen Kraft zu drücken, und sehen Sie, was passiert. Versuchen Sie dies mit Freunden verschiedener Massen.

Es gibt ein weit verbreitetes Missverständnis über das 3. Newtonsche Gesetz wegen der Wörter "gleich und entgegengesetzt", und viele von uns denken, dass die Nettokraft null ist. Aber diese Kräfte wirken auf zwei verschiedene Körper und daher beschleunigen die Körper. Wenn Sie einen Tisch im Weltraum mit Schwerelosigkeit haben und ihn mit den Fingern drücken, dann würde sich der Tisch in die Richtung der Kraft bewegen und Sie würden sich in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Wenn Sie den Tisch und sich selbst als ein System betrachten, dann ist die Nettokraft auf dieses System Null.

Warum gibt es angesichts des dritten Newtonschen Gesetzes überhaupt Bewegung? Sollten sich nicht alle Kräfte ausgleichen, damit sich gar nichts bewegt?

Das dritte Newtonsche Gesetz hat überhaupt nichts mit dem Anhalten der Bewegung zu tun. Stellen Sie sich zwei Astronauten im Weltraum vor, die sich gegenseitig mit Kräften antreiben$\vec F_{1,2}=-\vec F_{2,1}$, zum Zeitpunkt$t_0$:

Später werden sie in entgegengesetzte Richtungen getrieben. Es gibt also Situationen, in denen tatsächlich das dritte Newtonsche Gesetz hilft, sich zu bewegen, wenn alle anderen Bedingungen gleich sind.

Wenn ich mit meinem Finger auf einen Tisch drücke, übt der Tisch die gleiche Kraft auf meinen Finger aus wie mein Finger auf den Tisch, nur mit einer entgegengesetzten Richtung, es passiert nichts, außer dass ich die entgegengesetzte Kraft spüre.

Es passiert . Allein die Änderungen aufgrund der Wechselwirkung von Van-der-Waals-Kräften sind so gering, dass Sie es nicht bemerken können. Aber stellen Sie sich ein Bechergewicht vor, das mit einem Plastiklineal interagiert, das einen viel kleineren Kompressionsmodul als Ihre Tischoberfläche hat:

Wie Sie sehen, ist das Lineal gebogen, sogar das Bechergewicht und die Normalkräfte des Lineals sind im Gleichgewicht . Wenn Sie den Tisch zu stark drücken, können Sie sich ebenfalls den Finger brechen. Es wird durch die Normalkraft des Tisches verformt. Wenn Sie sich Ihren Finger genauer ansehen, werden Sie sehen, dass der Finger, der Haut und andere Weichteile berührt, bereits ein wenig deformiert ist.

Aber warum kann ich eine Kiste auf einen Tisch schieben, indem ich Kraft (F=ma) auf eine Seite ausübe, was offensichtlich die Kraft, die die Kiste auf meinen Finger ausübt, und gleichzeitig die Reibung, die die Kiste auf dem Tisch hat, ausgleicht?

Die Box wird durch Ihre Fingerdruckkraft und die Haftreibungskraft beeinflusst, die in entgegengesetzte Richtungen wirken. Reibungskraft und Fingerdruckkraft sind also per Definition nicht im Kräftepaar des dritten Newton-Gesetzes, da sie auf denselben Körper - Kasten abzielen. Kräftepaar in einem dritten Newtonschen Gesetz wirkt auf einen anderen Körper , was hier nicht der Fall ist, daher ist Ihr Beispiel irrelevant.

Sie verwenden ein Gesetz (dritte), das wahr ist, um zu versuchen, ein anderes, nicht verwandtes Gesetz (zweite) ungültig zu machen.

Wenn Sie Ihre eigenen Beispiele verwenden, können Sie die Kiste deshalb bewegen, weil Sie eine Kraft aufbringen, die größer ist als die Kraft, die durch die Reibung der Kiste gegen den Tisch erzeugt wird. Wenn Sie die Schachtel auf den Tisch kleben, ist eine viel größere Kraft erforderlich, um sie zu bewegen! Die gleiche, aber entgegengesetzte Kraft, die die Schachtel auf Ihren Finger ausübt, kann nur so groß sein wie die Reibungskraft (oder die Klebekraft), wenn Sie sie überschreiten, muss sich die Schachtel bewegen.

Ebenso kann der von Ihnen erwähnte Tisch nur eine Kraft auf Ihre Hand ausüben, die der Reibung entspricht, die von den Tischbeinen auf dem Boden ausgeübt wird. Wenn Sie es überschreiten, wird der Tisch endgültig verschoben! Nur um das klarzustellen: Wenn Sie Rollen an den Tischbeinen anbringen, braucht es wenig Kraft, um sie zu bewegen, aber wenn Sie die Beine auf den Boden nageln, können Sie die Beine oder Nägel brechen, bevor sie sich bewegen. Wenn die Kraft geringer als der erforderliche Betrag ist, passiert nichts (keine Bewegung).

Wenn Sie wirklich Interesse daran haben, lassen Sie es uns anhand eines Beispiels verstehen:

Durch das Gravitationsgesetz wissen Sie, dass die Erde einen frei fallenden Körper durch eine Kraft GMm/r^2 anzieht, und der Körper die Erde durch eine Kraft -GMm/r^2 anzieht (negative Vorzeichen zeigen die entgegengesetzte Richtung an).

Das Missverständnis der Leute ist, dass Nettokraft = GMm/r^2+(-GMm/r^2)=0, und die Frage, die sie stellen, ist, warum der fallende Körper nicht in der Luft hängt (da keine Kraft darauf wirkt). ).

Lassen Sie uns unseren Verstand benutzen, was können Sie über die Kräfte sagen, die auf den fallenden Körper wirken, ich nehme an, die Antwort ist, dass die auf den Körper wirkende Kraft die Anziehungskraft der Schwerkraft zur Erde ist (nichts anderes). Deshalb bewegt sich der Körper zur Erde, wir müssen nicht darüber nachdenken -GMm/r^2, da es auf der Erde und nicht auf dem Körper wirkt. Für das System Körper + Erde kann man sagen, dass GMm/r^2+(-GMm/r^2)=0, aber für einzelne Körper gibt es nur eine Kraft (kein Zähler davon)

Eines meiner Bücher sagt mir, wie ich das überwinden kann. Sie müssen immer das System angeben . Welcher Block wird betrachtet? Übrigens würde Newtons drittes Gesetz lauten: „Die Kraft, die A auf B ausübt, ist gleich und entgegengesetzt zu der Kraft, die B auf A ausübt. Sie müssen angeben, welcher Block in Betracht kommt. die Kräfte würden intern werden und sollten weggelassen werden.

Ich habe dem von AndrewC erstellten Diagramm einige zusätzliche Kräfte hinzugefügt, um 5 Gruppen von Kräften zu zeigen, die Newtons drittes Gesetzespaar sind, und die Hand masselos gemacht, um das Diagramm zu vereinfachen.

Die dritten Newtonschen Gesetzespaare sind farbcodiert und beschriftet.
Diese Kräftepaare:

• gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind
• wirken auf verschiedene Objekte
• sind vom gleichen Typ, dh beide Kontakt, beide Gravitation usw.

Zum Beispiel$R_{\rm be}$ist die Reaktion auf die Box aufgrund der Erde und ihr drittes Newtonsches Gesetzespaar ist$R_{\rm eb}$die Reaktion auf der Erde aufgrund der Kiste,$W_{\rm be}$ist die Anziehungskraft auf die Box aufgrund der Erde und$W_{\rm eb}$ist die Anziehungskraft auf die Erde aufgrund der Box.

Das$F$Kräfte sind die Reibungskräfte zwischen der Kiste und der Erde, die$X$Kräfte sind die Kontaktkräfte zwischen der Box und der Hand, und die$Y$Kräfte sind die Kräfte auf die Hand und die Person und die Erde als Ergebnis der Aktion der Muskeln im Arm.

Wenn angenommen wird, dass das System die Kiste, die Hand und die Person und die Erde ist, dann ist die äußere Nettokraft auf dieses System Null und der Massenmittelpunkt des Systems erfährt keine Beschleunigung.

Betrachtet man die vertikale y-Richtung, so ergeben sich Kräfte, die auf das Box-Alone-System wirken und das zweite Newtonsche Gesetz anwenden$R_{\rm be} - W_{\rm be} = 0$und die äquivalente Gleichung für vertikale Kräfte, die auf das System Mensch & Erde wirken, ist$R_{\rm eb} - W_{\rm eb} = 0$also beschleunigen die Kiste und die Erde nicht in der vertikalen y-Richtung.

Betrachten Sie nun die in x-Richtung auf den Kasten wirkenden Kräfte und wenden Sie das zweite Newtonsche Gesetz an$F_{\rm be} - X_{\rm bh} = m_{\rm b}a_{\rm b}$wo$m_{\rm b}$ist die Masse der Kiste und$a_{\rm b}$ist seine Beschleunigung.
Wenn nun die linke Seite dieser Gleichung Null ist, könnte die Box in Ruhe sein oder sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen.
Wenn die linke Seite der Gleichung keine Null ist, beschleunigt die Kiste, und wenn die Kraft auf die Kiste aufgrund der Hand größer ist als die Reibungskraft auf die Kiste aufgrund der Erde, dann beschleunigt die Kiste nach links .
Obwohl Sie also all diese Newtonschen dritten Gesetzespaare haben, die sich angeblich gegenseitig aufheben, tun sie dies nicht, weil sie auf verschiedene Körper wirken.

Für das Handsystem lautet die Bewegungsgleichung$X_{\rm hb} - Y_{\rm he}=0$was bedeutet, dass die Größe der Kraft auf die Box aufgrund der Hand$X_{\rm bh}$ist gleich der Größe der Kraft auf die Person und die Erde aufgrund der Hand$Y_{\rm eh}$.

Und natürlich, obwohl Sie den Effekt bemerken würden, weil die Erde so massiv ist, das System Mensch und Erde von Masse$m_{\rm e}$würde eine Beschleunigung erleiden$a_{\rm e}$in eine Richtung, die derjenigen des durch die Gleichung gegebenen Kastens entgegengesetzt ist$Y_{\rm eh} - F_{\rm eb} = m_{\rm e}a_{\rm e}$.

Beachten Sie, dass die Größe der Kraft auf das System Mensch & Erde genau gleich der Größe der Kraft auf das Kastensystem ist.

Kräfte können sich nur aufheben, wenn sie auf dasselbe Objekt wirken. Alle durch Newtons 3. Gesetz identifizierten Aktions-Reaktions-Paare wirken reziprok, dh wenn eine der Kräfte von Objekt A auf Objekt B wirkt, wirkt die Reaktionskraft von Objekt B auf Objekt A, die sich nicht aufheben kann, da sie auf unterschiedliche Objekte wirken.

Stellen Sie sich das "a" in F=ma als die momentane Geschwindigkeitsänderungsrate vor - das heißt, wie schnell sich die Geschwindigkeit in einem Moment ändert. In mathematischen Begriffen ist a die Ableitung von v(t), wobei t die Zeit darstellt und v(t) = at.

In dem Moment, in dem Sie anfangen, diese Box zu bewegen, erzeugen Sie eine Kraft, weil sich die Geschwindigkeit dann augenblicklich ändert. Sie können die Kraft an jedem Punkt so reduzieren, dass sie den entgegenwirkenden Kräften entspricht, wobei zu diesem Zeitpunkt die „Nettokraft“, die Summe der oben genannten Kräfte, Null wird.

Wenn Sie also diese Kiste schieben, müssen Sie diese Kiste irgendwann beschleunigt haben. Die Beschleunigung mag unmerklich gewesen sein, aber sie muss da gewesen sein, sonst würde sich die Geschwindigkeit nicht ändern.

Wenn Sie ein Objekt schieben, ist es wahr, dass das Objekt Sie mit der gleichen Kraft zurückstößt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Kraft, die Sie auf den Körper ausüben, aufgehoben wurde. Das Objekt wird weiterhin den Stoß erfahren, und Sie würden es auch von dem Objekt, das geschoben wird, erfahren. In gewisser Weise sind sie zwei separate Kräfte, die jeweils auf ein separates Objekt wirken.

Um das Konzept besser zu verstehen, stellen Sie sich vor, wie Sie Ihren Freund und Ihr Freund mit der gleichen Kraft zurückdrücken. Nur weil die Kräfte gleich groß und entgegengesetzt sind, bedeutet das nicht, dass Sie sich wohl fühlen. Sie spüren den Schmerz in Ihren Muskeln, weil eine Kraft auf Ihre Arme wirkt, die Ihre Muskeln belastet.

Wissenschaftlich ausgedrückt muss man sehen, wie der Körper isoliert gedrängt wird. Die Kraft, die Sie auf den Körper ausüben, ist „fühlbar“ und bringt ihn in Bewegung, sobald die Reibungskraft überwunden ist.

Aus diesem Grund werden Probleme rund um die Newtonschen Bewegungsgesetze mit „Freikörperdiagrammen“ gelöst. Dies erfordert im Wesentlichen, dass Sie alle Kräfte, die auf einen Körper wirken, beschriften und dann die „Nettokraft“ mithilfe der Vektoralgebra finden. Diese Nettokraft wird dann mit dem Produkt aus Masse und der Beschleunigung, die diese Nettokraft erzeugt, gleichgesetzt, um die Unbekannte in der Gleichung zu finden. Dies ist auch Newtons 2. Bewegungsgesetz, das verwendet wird, um Probleme wie dieses zu lösen (Nettokraft = ma)

Ich habe diese 2 Videos erstellt, die Ihnen mehr Klarheit bringen werden.

Newtons 2. Bewegungsgesetz

Newtons 3. Bewegungsgesetz

Wenn Sie sagen, ich übe Kraft auf die Streichholzschachtel aus, und die Streichholzschachtel übt Kraft auf mich aus, also heben sich die Kräfte auf. Diese Kräfte wirken auf zwei verschiedene Körper, sie haben unterschiedliche Beschleunigungen. Damit die Streichholzschachtel in Ruhe bleibt, wirken Kräfte auf ihn sollte aufgehoben werden, Sie können dies mit Newton-Formeln denken, angenommen, eine Streichholzschachtel hat eine Masse von 5 kg und Sie wenden eine Kraft von 5 N an, die jetzt a = 1 m / s ^ 2 erzeugt, um die gleiche Beschleunigung für Sie zu erzeugen (sagen wir, Ihr Gewicht ist 60 kg), Kraft sollte 60 N betragen, daher befinden Sie sich in Ruheposition. Dies ist die bestmögliche Art, es zu erklären. Vielen Dank

Dies ist ein wirklich berechtigter Zweifel, und die meisten von uns haben dies im Kopf, während sie versuchen, Newtons drittes Gesetz zu verstehen. Jetzt ja,$\vec{F_1}=-\vec{F_2}$gilt und die Kräfte hier ein gegenläufiges Aktions-Reaktions-Paar gleicher Größe sind.

Warum also bleibt ein Körper nicht im Gleichgewicht?

Diese Kräfte (das Aktions-Reaktions-Paar) wirken auf verschiedene Körper und nicht auf denselben Körper. Ein Körper befindet sich im Gleichgewicht, wenn sich zwei auf denselben Körper wirkende Kräfte gegenseitig aufheben, aber das ist hier nicht der Fall. Deshalb schreiben wir, wenn wir Newtons drittes Gesetz darstellen

Betrachten wir die Pferdekarren-Analogie, um den Fall zu verstehen. Die Frage lautet wie folgt:

Wie kann ein Pferd einen Karren bewegen, wenn sie nach Newtons drittem Gesetz gleiche und entgegengesetzte Kräfte aufeinander ausüben?

1. Wenn der Boden reibungsfrei gewesen wäre, hätte sich das System nicht bewegen können, wenn das System (Pferde + Wagen) anfänglich in Ruhe war, selbst wenn Pferde versuchten zu rennen, da in diesem Fall die Kraft aufgrund von Pferden auf dem Wagen gleich ist und entgegengesetzt zu der Kraft aufgrund des Karrens auf den Pferden, und die beiden heben sich auf und die äußere Nettokraft auf das System wird Null sein.

2. In der realen Welt ist der Boden nicht reibungsfrei, sodass das System nicht mehr stationär bleibt.

3. Die äußere Nettoreibungskraft vom Boden auf das System (Pferde + Wagen) ist ungleich Null. Die resultierende Reibungskraft liegt in Bewegungsrichtung des Systems.

4. Die Reibungskraft auf den Pferdefüßen wirkt in Vorwärtsrichtung (nennen wir es F1) und die Reibungskraft auf den Rädern des Wagens wirkt in Rückwärtsrichtung (nennen wir es F2). Nun stellt sich heraus, dass F1 > F2, deshalb bewegt sich das System vorwärts.

5. Der Impuls, den Pferde durch das Aufstampfen der Füße auf den Boden erzeugen, macht die normale Kontaktkraft zwischen Boden und Füßen impulsiv, was ihre Größe für kurze Zeit enorm erhöht, wodurch die entsprechende Reibungskraft, die hängt zufällig von der normalen Kontaktkraft ab, nimmt ebenfalls stark zu und übersteigt die nicht impulsive Reibungskraft, die aufgrund des Bodens auf die Räder des Wagens ausgeübt wird.

Und damit haben wir die gegebene Bewegung.

So wie Sie es beschreiben, scheinen Sie die auf die Kiste ausgeübte Kraft als eine äußere Kraft auf das System aus Kiste und Tisch zu betrachten.

Um jedoch mit Newtons 3. Gesetz zu argumentieren, müssen Sie das gesamte System betrachten. Es besagt, dass sich die inneren Kräfte Ihres Systems gegenseitig aufheben. Indem man eine Kraft auf die Kiste ausübt, drückt man sich gegen den Boden, also letztlich gegen die Erde. Daher gilt die gegensätzliche Kraft für dich und die Erde als ein einziges System. Da die Masse der Erde im Vergleich zur Kiste groß ist, bemerken Sie wahrscheinlich nicht, dass Sie und die Erde nur ein winziges bisschen Beschleunigung erfahren.

Stellen Sie sich vielleicht vor, Sie würden gegen ein Objekt drücken, das ungefähr die gleiche Masse wie Sie hat und im Weltraum schwebt. Sie bemerken wahrscheinlich, dass sowohl Sie als auch das Objekt in entgegengesetzte Richtungen beschleunigen. Nun stellen Sie sich vor, ich würde Ihnen die Erde anheften. Die Beschleunigung, die Sie durch den Stoß spüren, wäre in diesem Fall vernachlässigbar (und natürlich ist der Stoß aufgrund der jetzt spürbaren Schwerkraft tatsächlich so, als würde man das Objekt mit einer parabolischen Flugbahn werfen).

Aktion und Reaktion Hängt vom Rahmen ab, z. B.: Wenn Sie eine Streichholzschachtel mit auf einem Tisch gehaltenen Fingern schieben, müssen wir vom Rahmen der Streichholzschachtel nur die auf die Streichholzschachtel wirkende Kraft sehen , nicht die Kräfte, die die Streichholzschachtel ausübt, dh die Reaktionskraft auf Sie Finger Also, vom Rahmen der Streichholzschachtel wirken Kräfte auf die Streichholzschachtel: Ihr Stoß, nach unten gerichtete Bewegungen und die normale Reaktion vom Tisch, deshalb bewegt sie sich